Substrat IC - Mencari bahan PCB yang sesuai untuk radar kereta 77GHz

Frekuensi operasi sistem keselamatan elektronik kereta semakin tinggi, dan penggunaan sensor radar kereta 77 GHz untuk sistem keselamatan akan suatu hari menjadikan trafik bandar lebih selamat. Seperti yang diperkenalkan dalam blog ROG sebelumnya, band gelombang 77 GHz "radar kenderaan" telah dirancang dan dibuat. Bahan sirkuit yang digunakan untuk frekuensi gelombang milimeter (30 GHz hingga 300 GHz) menghadapi keperluan istimewa, yang biasanya berbeza dari sirkuit pada frekuensi gelombang mikro 30 GHz dan bawah. Namun, menurut praktek dan pengalaman raksasa sirkuit gelombang milimeter, parameter bahan beberapa sirkuit boleh berkaitan dengan prestasi tinggi dalam sirkuit gelombang milimeter, dan beberapa bahan sirkuit, seperti papan sirkuit RO3003 ™ dari Rogers, mempunyai ciri-ciri sirkuit gelombang milimeter. Parameter bahan yang diperlukan boleh menunjukkan prestasi yang baik pada 77 GHz dan frekuensi yang lebih tinggi.

Seperti yang diterangkan dalam blog ROG sebelumnya, ciri-ciri enam bahan papan sirkuit kunci yang digunakan untuk melaksanakan sirkuit kerugian rendah pada frekuensi gelombang milimeter dan 77 GHz adalah:

Dk toleransiCircuit material DfSurface roughness of copper foil conductor Stability coefficient of Dk and DfWater absorption Glass weave effect When used as a guide for the selection of circuit board materials for 77GHz automotive radar PCB antennas and other millimeter wave circuit applications, Keadaan enam bahan ini menunjukkan bahawa papan sirkuit RO3003 ⢢ sangat sesuai untuk sirkuit kehilangan rendah. Sebenarnya, kerana ciri-cirinya yang sangat sesuai untuk keperluan istimewa sirkuit gelombang milimeter, papan sirkuit RO3003 ♠digunakan secara luas dalam sirkuit gelombang milimeter. Ia boleh menyediakan jenis-jenis foil tembaga yang berbeza, seperti tembaga elektrolitik (ED) dan tembaga tergulung yang lebih licin (dan kurang kehilangan), membolehkan desainer untuk menentukan sifat papan sirkuit mereka untuk memenuhi keperluan paling memerlukan aplikasi sirkuit gelombang milimeter.

Enam ciri-ciri kunci bahan

Apa hubungan antara enam parameter bahan kunci ini dan prestasi elektrik pada frekuensi gelombang 77 GHz dan milimeter lainnya? Pada frekuensi gelombang milimeter, panjang gelombang isyarat lebih pendek, dan lebih penting bagi bahan papan sirkuit mempunyai nilai Dk konstan dielektrik yang ketat dikawal daripada hanya memilih bahan dengan Dk rendah. Di satu sisi, Dk yang ketat dikawal boleh mencapai prestasi yang lebih konsisten; di sisi lain, perubahan dalam Dk (Î`Dk) akan menghasilkan sudut fasa yang tidak konsisten pada 77 GHz, yang akan menghasilkan prestasi sensor radar yang buruk pada frekuensi ini.

Dk bahan sirkuit yang diekstrak dari sirkuit (atau dipanggil Dk desain), nilai Dk ia dipengaruhi oleh toleransi bahan Dk, dan juga dipengaruhi oleh ciri-ciri bahan papan sirkuit berbeza lain, termasuk perubahan dalam keras permukaan konduktor foli tembaga. Perubahan desain Dk yang boleh mempengaruhi prestasi sirkuit pada 77 GHz patut diminumkan, termasuk perubahan desain kawalan Dk dan ciri-ciri sirkuit lain yang mempengaruhi perubahan desain Dk. Cara terbaik untuk menentukan darjah variasi desain Dk adalah membuat pengukuran yang tepat dan boleh diulang pada litar rujukan contoh berbilang dari batch produksi yang berbeza.

Sama seperti, faktor kehilangan (Df) bahan papan sirkuit mesti dikawal secara ketat untuk mencapai prestasi sirkuit yang boleh diulang, kehilangan rendah pada 77 GHz. Pilih bahan papan sirkuit Df rendah adalah tujuan yang layak diperhatikan, tetapi ia juga penting untuk menyimpan variasi Df stabil dengan frekuensi pada frekuensi gelombang milimeter. Perubahan Df adalah faktor lain yang mempengaruhi perubahan Dk desain, yang membuat ia sukar untuk menjaga fasa dan kestabilan frekuensi di bawah isyarat panjang gelombang kecil dengan frekuensi gelombang milimeter.

Pada frekuensi 77GHz, keras permukaan konduktor foli tembaga bahan papan sirkuit mempunyai pengaruh yang signifikan pada kehilangan konduktor. Semakin lembut foil tembaga, semakin kecil kehilangan. Walaupun tembaga elektrolitik (ED) adalah jenis konduktor foli tembaga yang luas digunakan dalam sirkuit frekuensi gelombang milimeter, ia menunjukkan kehilangan yang lebih tinggi daripada tembaga tergulung kerana kasarnya. Apabila menilai ciri-ciri bahan papan sirkuit pada frekuensi gelombang 77GHz dan milimeter, kekuatan peluru (termasuk awal dan selepas pemanasan) tidak dapat diabaikan, kerana pegangan lapisan tembaga dan lapisan dielektrik akan mempengaruhi prestasi frekuensi radio sirkuit. Seperti banyak parameter bahan, pertukaran boleh dibuat antara prestasi elektrik dan kekuatan kulit untuk memilih tembaga ED dan foli tembaga gulung. Walau bagaimanapun, walaupun pertukaran dijangka, apabila bahan papan sirkuit RO3003 ⢢¢ digunakan, tembaga berguling mempunyai kekuatan peel yang baik sementara juga menyediakan ciri-ciri kehilangan yang sangat rendah pada 77 GHz.

Kerana keperluan untuk ciri-ciri sirkuit halus di bawah gelombang milimeter, pengaruh perubahan suhu pada bahan papan sirkuit juga akan menyebabkan perubahan dalam prestasinya di bawah gelombang 77GHz dan gelombang milimeter lain. Apabila bahan papan sirkuit terdedah kepada julat luas perubahan suhu, perubahan berlebihan dalam koeficien kestabilan panas Dk (TCDk) dan koeficien kestabilan panas Df (TCDf) akan sama dengan perubahan dalam Dk dan Df. Kesan suhu ini boleh diminumkan dengan memilih bahan papan sirkuit yang berkuasa TCDk dan TCDf secara relatif ketat. Secara umum, bahan papan sirkuit dengan TCDk 50 [UNK] ppm /°C atau lebih rendah dianggap sebagai karakteristik stabil dengan prestasi yang baik. Mengambil bahan sebenar sebagai contoh, TCDk diukur oleh papan sirkuit RO3003 ⢢ adalah 3 ppm/° C.

Penyerapan kelembapan rendah adalah salah satu sasaran untuk bahan papan sirkuit frekuensi tinggi. Untuk bahan sirkuit yang digunakan dalam band frekuensi gelombang milimeter, walaupun perbezaan kecil akan mempengaruhi prestasinya. Jika bahan sirkuit mempunyai absorpsi kelembapan yang berlebihan, kehilangan akan meningkat, dan Dk akan meningkat dengan perubahan kelembapan. Performasi sirkuit dalam keadaan kerja yang ideal mungkin diterima, tetapi mungkin tidak memenuhi keperluan dalam aplikasi praktik, seperti dalam keadaan kerja basah tinggi, terutama pada frekuensi gelombang milimeter dengan panjang gelombang pendek.

Akhirnya, di antara enam parameter bahan sirkuit yang perlu dianggap dalam sirkuit gelombang 77GHz dan milimeter lainnya, ia diketahui dengan baik bahawa "kesan weaving kaca" juga akan menyebabkan sirkuit Dk berubah. Dalam banyak bahan sirkuit, kain kaca digunakan untuk menguatkan dan menguatkan bahan. Apabila melakukannya, ia juga menyebabkan beberapa bahagian corak serat seluruh bahan mengandungi lebih banyak serat kaca daripada yang lain, yang menyebabkan perubahan dalam Dk. Penggunaan bahan-bahan berkuasa kaca meningkatkan ciri-ciri mekanik bahan-bahan sirkuit, tetapi ia juga mempengaruhi ciri-ciri elektrik bahan-bahan dalam sirkuit frekuensi tinggi. Idealnya, bahan yang dipilih pada frekuensi yang lebih tinggi tidak perlu mengandungi kain kaca atau serat kaca.

Pilih bahan yang memenuhi keperluan anda

Bahan papan sirkuit Rogers RO3003 ♠telah dibuktikan memenuhi enam keperluan bahan-bahan utama ini untuk sirkuit gelombang 77 GHz dan milimeter lainnya. RO3003 ⢢ laminat adalah bahan dengan kehilangan yang sangat rendah, dengan Df biasa 0.0010 pada 10 GHz dan toleransi Dk yang ketat kawal ±0.04. Banyak jurutera rancangan sirkuit gelombang milimeter memilih 5 mil tebal ED tembaga atau papan sirkuit RO3003 ♠tergulung lembaga lebih licin (kehilangan bawah) sebagai bahan sirkuit. Ia juga mempunyai penyorban kelembapan rendah kurang dari 0.04%, dan TCDk sangat rendah, dengan nilai biasa -3 ppm/°C.

Kerana bahan papan sirkuit RO3003 ⢢ mencerminkan enam keperluan kunci untuk sirkuit frekuensi tinggi, ia telah menjadi pilihan biasa untuk bahan papan sirkuit untuk 77 GHz dan jurutera rancangan sirkuit gelombang milimeter lain. Selain itu, papan sirkuit RO3003 ⢢ tidak menggunakan atau perlu dikuasai dengan kain kaca, sehingga ia tidak mempunyai masalah weaving kaca. Ia adalah bahan papan sirkuit yang kekal, kehilangan rendah, sesuai untuk sirkuit yang perlu menyimpan kuasa isyarat kerana frekuensi menjadi lebih tinggi, terutama untuk sistem radar kereta 77GHz yang fokus pada meningkatkan keselamatan!